方　濤

(中建五局第三建設(shè)有限公司，湖南 長(zhǎng)沙　410000)

0　引言

隨著市政工程技術(shù)的不斷完善，沖孔灌注樁已成為公路橋梁施工中一種常見的施工工藝[1]。沖孔灌注樁是一種在泥漿護(hù)壁下沖擊成孔再灌注水下混凝土的樁基礎(chǔ)形式，適用于填土層、淤泥層、黏土層、砂土層等復(fù)雜地層施工。但由于其施工工序較多[2]且對(duì)測(cè)量放樣、泥漿制備、沖擊成孔、清孔等工序的技術(shù)要求較高，所以在施工中做好對(duì)其質(zhì)量的管理和控制至關(guān)重要。同時(shí)，在沖孔灌注樁施工時(shí)，外界影響因素干擾多[3]，易產(chǎn)生梅花孔，偏、斜、彎孔，塌孔等，這使得建造成本大大增加。對(duì)此，本文結(jié)合湖南長(zhǎng)沙某PPP公路橋梁工程，對(duì)其所采用的沖孔灌注樁從施工工藝流程及要點(diǎn)等方面進(jìn)行分析總結(jié)，進(jìn)而完善了此類樁基在施工中出現(xiàn)問題所采取的加強(qiáng)技術(shù)措施。經(jīng)工程實(shí)踐表明，其施工質(zhì)量符合要求，為此類樁基在湖南地區(qū)公路橋梁方面的工程應(yīng)用提供借鑒參考。

1　工程概況

瀟湘北路位于湖南長(zhǎng)沙望城區(qū)濱水新城，沿湘江西岸呈南北走向，全長(zhǎng)8.54 km；涉及尾水管道、道路、橋梁等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。由于施工場(chǎng)地毗鄰湘江，導(dǎo)致地下水與湘江形成互補(bǔ)關(guān)系，使得粉細(xì)砂及圓礫層中地下水量較大，故要求基礎(chǔ)埋置深度相對(duì)較深，所以對(duì)于橋梁基礎(chǔ)均采用沖孔灌注樁。同時(shí)，本工程中所采取的樁長(zhǎng)為21 m～32 m，樁徑為1.2 m～1.8 m，所使用的成樁設(shè)備如圖1所示。

2　工程地質(zhì)條件

根據(jù)現(xiàn)有的工程地質(zhì)勘察報(bào)告，發(fā)現(xiàn)在鉆孔控制深度內(nèi)：耕土厚0.50 m～0.70 m，淤泥厚0.90 m～2.30 m，粉質(zhì)粘土厚1.40 m～4.40 m，粉細(xì)砂厚0.60 m～1.30 m，圓礫厚4.40 m～12.20 m，礫質(zhì)粘性土厚1.10 m～7.40 m，強(qiáng)風(fēng)化花崗巖厚0.90 m～7.30 m。同時(shí)，根據(jù)規(guī)范[4,5]要求，將場(chǎng)地內(nèi)各土層的物理力學(xué)性質(zhì)及樁基工程特性指標(biāo)按表1所示采用。由于場(chǎng)地內(nèi)地質(zhì)情況復(fù)雜，存在夾層且局部地段巖層起伏較大，將樁基置于設(shè)計(jì)要求的持力層——中風(fēng)化花崗巖上。

3　施工工藝與控制要點(diǎn)

3.1　沖孔灌注樁的施工工藝

沖孔灌注樁的施工工藝流程如圖2所示。

3.2　沖擊灌注樁的施工要點(diǎn)

1)測(cè)量放樣。

首先，根據(jù)已布設(shè)的施工測(cè)量控制網(wǎng)進(jìn)行樁位放樣；同時(shí)，由于場(chǎng)地施工環(huán)境復(fù)雜，且過程中有線路轉(zhuǎn)折點(diǎn)，故加設(shè)臨時(shí)控制樁(設(shè)置在穩(wěn)定的基礎(chǔ)上)，以此確保樁位的精準(zhǔn)性。在測(cè)量放樣中，成孔前、埋設(shè)護(hù)筒后、終孔后與下鋼筋籠前均需進(jìn)行檢測(cè)，并做好原始記錄以更好地保存歸檔[6]。

2)供排漿系統(tǒng)及泥漿制備。

沖孔灌注樁是靠泥漿來進(jìn)行護(hù)壁的，避免在成孔過程中塌孔，所以對(duì)泥漿指標(biāo)要求很高。特別是比重及粘度的控制：若比重過小，則易塌孔；若比重過大，則不利于鉆機(jī)工作，且還影響所設(shè)計(jì)的樁側(cè)摩阻力。故本工程所采用的泥漿是膨潤(rùn)土、堿、CMC通過一定比例拌和而成的，主要控制的指標(biāo)有：比重為1.2～1.4，粘度為18 Pa·s～24 Pa·s，pH值為8～10，含砂率不大于4%，膠體率不小于95%，失水率不大于40 mL/h，泥皮厚不大于6 mm/h。同時(shí)，對(duì)所建立的泥漿及沉淀池外圍設(shè)置高1.2 m的防護(hù)欄桿，并在欄桿上懸掛警示標(biāo)志。

3)鉆機(jī)就位。

利用已修筑好的施工平臺(tái)平整穩(wěn)固鉆機(jī)底座，使其中心與樁位中心對(duì)正準(zhǔn)確，確保在鉆進(jìn)過程中不發(fā)生傾斜和位移。

4)埋設(shè)護(hù)筒。

由于樁基上部存在易塌孔土層(粉質(zhì)黏土、粉細(xì)砂、圓礫層)，為保證沖擊成孔步驟的順利進(jìn)行及其施工質(zhì)量，在樁基上部設(shè)置鋼護(hù)筒進(jìn)行護(hù)壁。護(hù)筒采用厚12 mm鋼板卷制焊接，且護(hù)筒內(nèi)徑比樁基直徑大200 mm；埋深5 m，上部設(shè)置2個(gè)溢漿孔。施工護(hù)筒時(shí)，先用鉆機(jī)鉆至孔深1 m～2 m處，再用360系列振動(dòng)錘打入土層。嚴(yán)格控制好護(hù)筒的垂直度：護(hù)筒中心與樁位中心偏差不大于50 mm，護(hù)筒斜度不大于1%。

5)沖擊成孔。

沖擊開始時(shí)，采用小沖程開孔，直至起到導(dǎo)向作用；待深度超過沖程加鉆頭全高后，再進(jìn)行正常沖擊。鉆孔作業(yè)分班連續(xù)進(jìn)行，根據(jù)地質(zhì)報(bào)告注意地層變化，做好泥漿及對(duì)位檢測(cè)，且撈取樣渣保存，并做好整個(gè)鉆進(jìn)記錄。同時(shí)，在鉆進(jìn)過程中，保持孔內(nèi)水位高于護(hù)筒底口500 mm以上。

6)清孔。

第一次清孔：在測(cè)孔完成后，先繼續(xù)對(duì)孔底注入泥漿，再通過沖擊錘低沖程反復(fù)沖攪，最后利用供排漿系統(tǒng)將孔內(nèi)沉渣排出，進(jìn)而為水下混凝土的灌注提供較好條件。

第二次清孔：澆筑混凝土前，由于安裝鋼筋籠及導(dǎo)管時(shí)間較長(zhǎng)，孔底易產(chǎn)生沉渣，故利用導(dǎo)管進(jìn)行二次清孔。二次清孔控制標(biāo)準(zhǔn)為：泥漿比重為1.03～1.10，粘度為17 Pa·s～20 Pa·s，含砂率不大于2%，膠體率不小于98%。清孔完畢后，利用吊錘測(cè)試孔底沉渣厚度，控制厚度不大于2 cm。

7)鋼筋籠的制作及安裝。

鋼筋籠采用分段吊裝，分段長(zhǎng)度控制在9 m；垂直入孔，徐徐下放；主筋采用機(jī)械套筒連接(2p)[7]，梅花點(diǎn)焊箍筋，焊接時(shí)在孔口均設(shè)置支撐及固定，對(duì)于頂節(jié)鋼筋籠在鋼護(hù)筒位置范圍內(nèi)增設(shè)一個(gè)加強(qiáng)箍，在確保離孔底20 cm～30 cm和校正對(duì)中后，在加強(qiáng)箍四周兩個(gè)垂直方向焊接Ф25定位鋼筋(吊筋)。

聲測(cè)管是利用100%聲波投射法來檢驗(yàn)樁身所澆筑混凝土的質(zhì)量和強(qiáng)度，從而來進(jìn)行對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的完整性檢測(cè)；沿著樁身等距離對(duì)稱布置，再利用鋼絲綁扎在鋼筋籠的加勁筋上；其埋設(shè)長(zhǎng)度比實(shí)際樁長(zhǎng)多1 m，且距鋼筋籠底部5 cm～15 cm；最底端封閉，安裝過程中用專用的液壓鉗對(duì)U型槽中橡膠密封圈進(jìn)行擠壓密封，全部連接完畢后，把灌水法檢測(cè)聲測(cè)管的密閉性。因樁基直徑的限制，工程所用樁中均埋設(shè)4根。

8)灌注水下混凝土。

鑒于現(xiàn)場(chǎng)工程的技術(shù)需要，灌注前向商品混凝土公司進(jìn)行技術(shù)交底，確定水下混凝土所采用的原材料及配合比如表2所示。

表2　水下混凝土配合比

灌注水下混凝土采用鋼導(dǎo)管灌注，其內(nèi)徑為25 cm～30 cm，且放置于離孔底30 cm～40 cm；在使用前進(jìn)行水密承壓和接頭抗拉試驗(yàn)[8]。在首次灌注時(shí)，保證有3臺(tái)混凝土料車在現(xiàn)場(chǎng)待澆，使導(dǎo)管一次性埋入混凝土澆筑面以下1 m，隨著混凝土的灌注，及時(shí)調(diào)整導(dǎo)管埋深，但仍保證導(dǎo)管的埋置深度控制在2 m～6 m。同時(shí)，在灌注過程中，一般會(huì)導(dǎo)致擴(kuò)孔，控制擴(kuò)孔系數(shù)為1.1。灌注標(biāo)高超設(shè)計(jì)標(biāo)高1.5 m，以此確保樁頭混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求。

4　施工中的加強(qiáng)技術(shù)措施

為保證鋼筋籠的起吊剛度，在鋼筋籠截面內(nèi)結(jié)合焊接圓形加勁筋和三角筋@2 000，具體結(jié)構(gòu)如圖3所示。同時(shí)，為防止?jié)不炷習(xí)r鋼筋籠上浮，將4Ф20鋼筋焊接在主筋上或?qū)摴懿逶谥鹘钌显俸冈谧o(hù)筒上。當(dāng)樁頂高于地下時(shí)，加設(shè)定位環(huán)，每2 m一個(gè)，一圈四個(gè)。

因工期要求，采用多樁同時(shí)成孔，且樁距均小于2.5倍樁距，為減少地下水的滲透和防止土體的滑移，采取間隔沖孔方法沖孔。

為防止產(chǎn)生梅花孔，不僅在鉆頭和鋼絲繩之間設(shè)置保證鉆頭自轉(zhuǎn)向的裝置，且在錐頂四周環(huán)繞焊接一圈鋼筋。同時(shí)，在施工過程中，時(shí)常檢查轉(zhuǎn)向裝置，并及時(shí)掏渣。

發(fā)現(xiàn)偏、斜、彎孔時(shí)，立即停止施工且回填片石至偏孔上方3 m處，然后重新沖孔；若遇孤石，則先采用高低沖程交替沖擊，盡最大可能將孤石擊碎或擠入孔壁，若體積太大，則先適當(dāng)回填碎石，再以高沖程擊碎；其中，對(duì)遇地層變化及其斜時(shí)，宜采用先回填碎石，再低錘密打的方式糾正。

在成孔過程中因水壓、泥漿、土層等，或成孔后因鋼筋籠與孔壁發(fā)生碰撞的影響而造成孔壁的坍塌，立即停止施工；若輕度坍塌則通過加大泥漿比重解決，若坍塌較嚴(yán)重則先采用C15素混凝土回填，待穩(wěn)定后再低速?zèng)_進(jìn)。

對(duì)于地質(zhì)中存在的溶洞處理為：首先在機(jī)械上對(duì)沖擊錘附加防卡環(huán)；其次，若遇到的溶洞中有泥沙充填滿的，即加大泥漿比重后按正常方法施工，若遇到未被填充的，則采用先回填與所遇巖層硬度相近的片石，再進(jìn)行復(fù)打沖孔。同時(shí)，在進(jìn)行混凝土澆筑時(shí)，使導(dǎo)管口避開溶洞部位以減少對(duì)溶洞部位孔壁的沖擊力。

5　結(jié)語

1)首先，在護(hù)筒埋設(shè)時(shí)，把護(hù)筒底以下2 m～4 m內(nèi)孔壁護(hù)實(shí)；其次，開孔階段控制泥漿比重，一方面減少?zèng)_錘阻力或產(chǎn)生粘錘現(xiàn)象，另一方面保證沉渣上??；最后，清孔測(cè)試泥漿及沉渣特性。

2)出現(xiàn)梅花孔，偏、斜、彎孔，塌孔等，均可采用回填碎石及片石，再配合適合的沖擊方式糾正。經(jīng)工程驗(yàn)證，安全可靠，為上述類似工程提供一定的借鑒和參考。

3)對(duì)鋼筋籠的吊裝及水下混凝土的灌注等其他工序所采取的針對(duì)性加強(qiáng)技術(shù)措施，有效治理了質(zhì)量通病。

施工過程中樁只個(gè)別出現(xiàn)梅花孔現(xiàn)象，采取及時(shí)措施后挽回。最后，經(jīng)樁基檢測(cè)結(jié)果表明：所有樁身完整性良好，且其承載力均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

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